JPH08288643A - 配線基板 - Google Patents

配線基板

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JPH08288643A
JPH08288643A JP9527595A JP9527595A JPH08288643A JP H08288643 A JPH08288643 A JP H08288643A JP 9527595 A JP9527595 A JP 9527595A JP 9527595 A JP9527595 A JP 9527595A JP H08288643 A JPH08288643 A JP H08288643A
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wiring conductor
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Abstract

(57)【要約】 【目的】絶縁基体に配線導体を強固に接合させ、高速駆
動を行う半導体素子やコンデンサ、抵抗等の電子部品を
強固に搭載接続することができる機械的強度の強い配線
基板を提供することにある。 【構成】粒径が6μm以下のセラミックス粉末を含有す
るガラスセラミックス焼結体から成る絶縁基体1の表面
に銅もしくは銀粉末から成る配線導体2を被着形成させ
た配線基板Aであって、前記配線導体2の被着されてい
る絶縁基体1表面の表面粗さがJISーBー0601に
規定の中心線平均粗さ(Ra)で0.2μm≦Ra≦
0.7μmである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子やコンデン
サ、抵抗等の電子部品が搭載される配線基板に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来、配線基板は一般に、酸化アルミニ
ウム質焼結体等の電気絶縁材料から成る絶縁基体の内部
及び上面にタングステン、モリブデン、マンガン等の高
融点金属粉末から成る複数個の配線導体を被着させた構
造を有しており、絶縁基体の上面に半導体素子やコンデ
ンサ、抵抗等の電子部品を搭載させるとともに該電子部
品の電極を半田を介し配線導体に接続させることによっ
て絶縁基体上面に搭載された各電子部品はその各々が配
線導体を介して電気的に接続されるようになっている。
【0003】しかしながら、この従来の配線基板は、 半導体素子を構成するシリコンと絶縁基体を構成する
酸化アルミニウム質焼結体の熱膨張係数がそれぞれ3×
10-6/℃〜3.5×10-6/℃、6×10-6/℃〜
7.5×10-6/℃であり、大きく相違することから両
者に半導体素子を作動させた際等に発生する熱が印加さ
れると両者間に大きな熱応力が発生し、該熱応力によっ
て半導体素子が破損したり、半導体素子が絶縁基体より
剥離してしまう。
【0004】絶縁基体を構成する酸化アルミニウム質
焼結体の比誘電率が9.5〜10(室温1MHz)と高
いため、絶縁基体に被着形成した配線導体を伝わる電気
信号の伝搬速度が遅く、そのため電気信号の高速伝搬を
要求する半導体素子はその搭載が不可となる。
【0005】配線導体を構成するタングステン、モリ
ブデン、マンガン等は電気抵抗値が高いため配線導体を
伝わる電気信号の電圧降下が大きく、そのため配線導体
を微細とし配線基板を小型高密度化することができな
い。
【0006】等の欠点を有していた。
【0007】そこで上記欠点を解消するために、本願出
願人は先に絶縁基体をアルミナ18乃至24重量%、石
英8乃至17重量%、コージェライト13乃至25重量
%、残部がホウ珪酸ガラスから成るガラスセラミックス
焼結体で形成するとともに配線導体を銅粉末で形成した
配線基板を提案した(特願平6ー265155号参
照)。
【0008】かかる配線基板によれば、絶縁基体がガラ
スセラミックス焼結体から成り、その熱膨張係数が半導
体素子を構成するシリコンの熱膨張係数に近似すること
から配線基板に半導体素子を搭載した後、絶縁基体と半
導体素子の両者に熱が印加されても、両者間には大きな
熱応力が発生することはなく、該熱応力によって半導体
素子が破損したり、絶縁基体より剥離したりすることは
ない。
【0009】またこの配線基板によれば絶縁基体を構成
するガラスセラミックス焼結体の比誘電率が6.5(室
温1MHz)と低いことから絶縁基体に被着形成した配
線導体を伝わる電気信号の伝搬速度が遅くなることはな
く、高速伝搬を要求する半導体素子の搭載も可能とな
る。
【0010】更にこの配線基板によれば絶縁基体の焼成
温度が低く、配線導体を導通抵抗の小さい銅で形成する
ことができることから配線導体を伝わる電気信号の電圧
降下も小さく、配線導体を微細として配線基板を小型高
密度化することもできる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記絶
縁基体をガラスセラミックス焼結体で、配線導体を銅粉
末で形成した配線基板は、絶縁基体を構成するガラスセ
ラミックス焼結体の機械的強度が低いため一般にアルミ
ナ等、セラミックス粉末の粒径を2μm以下と細かくす
ることによって機械的強度の向上を図っており、セラミ
ックス粉末の粒径を2μm以下の細かいものにするとガ
ラスセラミックス焼結体の表面粗さがJISーBー06
01に規定の中心線平均粗さ(Ra)で0.15μm>
Raとなり、表面を極めて平滑として絶縁基体に対する
配線導体の接合が弱くなってしまうという欠点が誘発さ
れる。
【0012】
【発明の目的】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は絶縁基体に配線導体を強固に接合させ、
高速駆動を行う半導体素子やコンデンサ、抵抗等の電子
部品を強固に搭載接続することができる機械的強度の強
い配線基板を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は粒径が6μm以
下のセラミックス粉末を含有するガラスセラミックス焼
結体から成る絶縁基体の表面に銅もしくは銀粉末から成
る配線導体を被着形成させた配線基板であって、前記配
線導体の被着されている絶縁基体表面の表面粗さがJI
SーBー0601に規定の中心線平均粗さ(Ra)で
0.2μm≦Ra≦0.7μmであることを特徴とする
ものである。
【0014】
【作用】本発明の配線基板よれば、絶縁基体を粒径が6
μm以下の細かいセラミックス粉末を含有するガラスセ
ラミックス焼結体で形成したことから絶縁基体の機械的
強度を極めて強いものとなすことができる。
【0015】また本発明の配線基板によれば、配線導体
の被着されている絶縁基体表面の表面粗さをJISーB
ー0601に規定の中心線平均粗さ(Ra)で0.2μ
m≦Ra≦0.7μmの適度な粗さとしたことから絶縁
基体と配線導体の接合が3次元的で強固なものとなる。
【0016】
【実施例】次に本発明を添付図面に基づき詳細に説明す
る。図1は本発明の配線基板の一実施例を示し、1は絶
縁基体、2は配線導体である。この配線導体2を絶縁基
体1に被着させたものが配線基板Aとなる。
【0017】前記配線基板Aの絶縁基体1はその上面に
半導体素子3やコンデンサ4等の電子部品が搭載され、
半導体素子3やコンデンサ4等の電子部品を支持する支
持部材として作用する。
【0018】前記絶縁基体1は例えば、アルミナ18乃
至24重量%、石英8乃至17重量%、コージェライト
13乃至25重量%、残部がホウ珪酸ガラスから成るガ
ラスセラミックス焼結体から成り、72乃至76重量%
の酸化珪素、15乃至17重量%の酸化ホウ素、2乃至
4重量%の酸化アルミニウム、1.5重量%以下の酸化
マグネシウム、1.1乃至1.4重量%の酸化ジルコニ
ウム、合量が2乃至3重量%の酸化リチウム、酸化カリ
ウム、酸化ナトリウムから成るホウ珪酸ガラス粉末に、
18乃至24重量%の酸化アルミニウム粉末、8乃至1
7重量%の石英粉末、13乃至25重量%のコージェラ
イト粉末及び適当な有機バインダー、有機溶剤、可塑
剤、分散剤を添加混合して泥漿状となすとともに該泥漿
物を従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール
法によりシート状に成形することによってグリーンシー
ト(生シート)を得、しかる後、前記グリーンシートに
適当な打ち抜き加工を施すとともに約900℃の温度で
焼成することによって製作される。
【0019】また前記ガラスセラミックス焼結体から成
る絶縁基体1は含有されるアルミナ等、セラミックス粉
末の粒径が6μm以下にしてあり、これによって絶縁基
体1の機械的強度は強くなり、外力印加によっても容易
に破損しないようになっている。
【0020】更に前記ガラスセラミックス焼結体から成
る絶縁基体1はその熱膨張係数が3.5×10-6/℃で
あり、半導体素子3を構成するシリコンの熱膨張係数
(3×10-6/℃〜3.5×10-6/℃)と近似するこ
とから絶縁基体1上に半導体素子3を搭載した後、絶縁
基体1と半導体素子3の両者に半導体素子3が作動時に
発する熱等が印加されても両者間には大きな熱応力が発
生することはなく、その結果、前記熱応力によって半導
体素子3が破損したり、半導体素子3が絶縁基体1より
剥離したりすることはない。
【0021】また更に前記ガラスセラミックス焼結体か
ら成る絶縁基体1はその比誘電率が6.5(室温1MH
z)以下と低く、そのため絶縁基体1の内部及び表面に
被着させた配線導体2を伝わる電気信号の伝搬速度が極
めて速いものとなり、その結果、絶縁基体1に電気信号
の高速伝搬を要求する半導体素子3の搭載が可能とな
る。
【0022】前記ガラスセラミックス焼結体から成る絶
縁基体1の上面には更に複数個の配線導体2が被着形成
されており、該配線導体2には絶縁基体1上に搭載され
る半導体素子3やコンデンサ4等の電極が半田を介して
接続され、これによって半導体素子3やコンデンサ4等
の電子部品はその各々が配線導体2を介して相互に電気
的に接続されることとなる。
【0023】前記配線導体2は銅粉末や銀粉末から成
り、例えば銅粉末や銀粉末にエチルセルロース、或いは
アクリル樹脂とアルファーテルピネオール等の溶剤とを
添加混合して得た金属ペーストを絶縁基体1と成るグリ
ーンシートに予め従来周知のスクリーン印刷法等により
所定パターンに印刷塗布しておくことによって絶縁基体
1の上面に所定パターンに被着形成される。
【0024】前記配線導体2は電気抵抗値の小さい銅や
銀で形成されており、そのため配線導体2に電気信号を
伝搬させた場合、配線導体2を伝わる電気信号の電圧降
下は極めて小さいものとなり、その結果、配線導体2を
微細化して配線基板Aの小型化高密度化を達成すること
が可能となる。
【0025】また前記配線導体2が被着形成される絶縁
基体1は配線導体2の被着される表面の粗さがJISー
Bー0601に規定の中心線平均粗さ(Ra)で0.2
μm≦Ra≦0.7μmとなっており、適度な粗さであ
ることから絶縁基体1に配線導体2を被着させた際、絶
縁基体1に対する配線導体2の接合が3次元的となって
極めて強固なものとなり、その結果、配線導体2に外力
や熱応力が印加されても配線導体2が絶縁基体1より剥
離することはなく、半導体素子3やコンデンサ4等の電
子部品を配線導体2を介して確実、強固に電気的接続す
ることが可能となる。
【0026】尚、前記絶縁基体1の表面粗さは中心線平
均粗さ(Ra)がRa<0.2μmであると絶配線導体
2の絶縁基体1に対する接合強度が弱くなり、またRa
>0.7μmとなると絶縁基体1の機械的的強度が弱く
なる。従って、前記絶縁基体1の表面粗さは中心線平均
粗さ(Ra)で0.2μm≦Ra≦0.7μmの範囲に
特定される。
【0027】また前記銅粉末や銀粉末から成る配線導体
2はその内部にガラス粉末を所定量含有させておくと該
ガラスが絶縁基体1と強固に接合して配線導体2の絶縁
基体1に対する接合強度をより強くすることができる。
従って、前記銅粉末や銀粉末から成る配線導体2はその
内部にガラス粉末を所定量含有させておくことが好まし
い。
【0028】更に前記銅粉末や銀粉末から成る配線導体
2にガラス粉末を含有させ、配線導体2を絶縁基体1に
強固に被着させる場合、ガラス粉末の含有量が配線導体
2の銅粉末や銀粉末100重量%に対して0.2重量%
未満であると配線導体2の絶縁基体1に対する接合強度
がさほど改善されず、また3重量%のガラス粉末を含有
させると配線導体2の電気抵抗値が高くなり、配線導体
2を伝搬する電気信号に電圧降下を招来させてしまう傾
向にある。従って、前記銅粉末や銀粉末から成る配線導
体2にガラス粉末を含有させる場合には、その含有量は
銅粉末や銀粉末100重量%に対して0.2乃至3重量
%の範囲としてくことが好ましい。
【0029】前記銅粉末や銀粉末から成る配線導体2は
またその露出表面にニッケル層5を0.1乃至3μmの
厚みに被着させておくと配線導体2の酸化が有効に防止
され、配線導体2に半導体素子3やコンデンサ4等の電
子部品を半田を介して強固に接続することが可能とな
り、同時に配線導体2に半導体素子3やコンデンサ4等
の電子部品を半田を介して接続する際、半田中の錫が配
線導体2に拡散して脆弱な金属間化合物を形成するのを
有効に防止し、半導体素子3やコンデンサ4等の電子部
品の配線導体2に対する接続の信頼性を高いものとなす
ことができる。従って、前記銅粉末や銀粉末から成る配
線導体2はその露出表面にニッケル層5を0.1乃至3
μmの厚みに被着させておくことが好ましい。
【0030】かくして上述の配線基板Aによれば、絶縁
基体1の上面に半導体素子3やコンデンサ4等の電子部
品を搭載するとともに該半導体素子3やコンデンサ4等
の電極を半田を介して配線導体2に接続すれば、絶縁基
体1の上面に搭載される半導体素子3やコンデンサ4等
の電子部品はその各々が配線導体2を介して電気的に接
続され、これによって所定の電気回路を形成することと
なる。
【0031】尚、本発明は上述の実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種
々の変更は可能であり、例えば上述の実施例では単層の
絶縁基体を使用した配線基板で説明したが、これを複数
の絶縁基板を多層に積層するとともに各層間に配線導体
を形成した多層配線基板にも使用可能である。
【0032】
【発明の効果】本発明の配線基板よれば、絶縁基体を粒
径が6μm以下の細かいセラミックス粉末を含有するガ
ラスセラミックス焼結体で形成したことから絶縁基体の
機械的強度を極めて強いものとなすことができる。
【0033】また本発明の配線基板によれば、配線導体
の被着されている絶縁基体表面の表面粗さをJISーB
ー0601に規定の中心線平均粗さ(Ra)で0.2μ
m≦Ra≦0.7μmの適度な粗さとしたことから絶縁
基体と配線導体の接合が3次元的で強固なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の配線基板の一実施例を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
1・・・・・・絶縁基体 2・・・・・・配線導体 3・・・・・・半導体素子 4・・・・・・コンデンサ 5・・・・・・ニッケル層 A・・・・・・配線基板

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】粒径が6μm以下のセラミックス粉末を含
    有するガラスセラミックス焼結体から成る絶縁基体の表
    面に銅もしくは銀粉末から成る配線導体を被着形成させ
    た配線基板であって、前記配線導体の被着されている絶
    縁基体表面の表面粗さがJISーBー0601に規定の
    中心線平均粗さ(Ra)で0.2μm≦Ra≦0.7μ
    mであることを特徴とする配線基板。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7088568B2 (en) 2004-03-31 2006-08-08 Sanyo Electric Co., Ltd. Method for manufacture of multilayer ceramic substrate and multilayer ceramic substrate
WO2006093272A1 (ja) * 2005-03-04 2006-09-08 Murata Manufacturing Co., Ltd. 配線基板およびその製造方法ならびに樹脂体の表面加工方法
JP2022178818A (ja) * 2021-05-21 2022-12-02 日本特殊陶業株式会社 配線基板

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7088568B2 (en) 2004-03-31 2006-08-08 Sanyo Electric Co., Ltd. Method for manufacture of multilayer ceramic substrate and multilayer ceramic substrate
WO2006093272A1 (ja) * 2005-03-04 2006-09-08 Murata Manufacturing Co., Ltd. 配線基板およびその製造方法ならびに樹脂体の表面加工方法
JP2022178818A (ja) * 2021-05-21 2022-12-02 日本特殊陶業株式会社 配線基板

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